電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）電動(dòng)汽車正如火如荼地變革著交通出行，動(dòng)力總成電氣化、自動(dòng)化，無(wú)人駕駛趨勢(shì)，以及全新移動(dòng)出行業(yè)務(wù)模式的出現(xiàn)，是塑造未來(lái)交通出行轉(zhuǎn)型的全球三大主流趨勢(shì)。這些趨勢(shì)都對(duì)車輛的電力和電子架構(gòu)（E/E 架構(gòu)）產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。

現(xiàn)在的車輛和以前相比，數(shù)據(jù)量的生成、處理和傳遞完全不在一個(gè)數(shù)據(jù)級(jí)，還能通過(guò)各種移動(dòng)通信技術(shù)與其他車輛和設(shè)施進(jìn)行通信，并通過(guò)OTA更新軟件。同時(shí)，電動(dòng)汽車內(nèi)的傳輸功率也達(dá)到了很高的水平，如今的電動(dòng)汽車內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)功率已經(jīng)達(dá)到了120kW以上。這些都是電動(dòng)汽車升級(jí)帶來(lái)的便利，但仍存有不少不可忽視的障礙。

續(xù)航里程焦慮與HPC

就像許多手機(jī)用戶會(huì)有續(xù)航焦慮癥一樣，在電動(dòng)汽車像智能手機(jī)一樣普及的今天，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程是否足夠一直是讓許多人心存疑慮的地方。想要延長(zhǎng)車輛的續(xù)航里程，可以從很多方面進(jìn)行切入。增加電池尺寸從而增加電池容量以此增強(qiáng)車輛的續(xù)航能力自然是其中一種改變。但單純地增加電池容量并不萬(wàn)能的解決辦法，這需要以不增加充電時(shí)間為前提，否則增加電池容量難有足夠的現(xiàn)實(shí)意義。

在這種背景下，大功率充電HPC開(kāi)始被重視起來(lái)。目前，大多數(shù)電動(dòng)汽車配備的充電方案均為交流電AC和3.3 kW單相電源或高達(dá)22 kW三相AC。一些高端汽車可以提供高達(dá)150 kW的DC充電功率，并在沒(méi)有可用的直流充電站的情況下使用慢速AC充電作為后備選項(xiàng)。

借助直流快速充電技術(shù)以及高達(dá)350 kW的大功率直流快充（HPC DC），電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)類似于燃油車的“停車加油”，在短時(shí)間內(nèi)完成充電，駕駛?cè)藛T的續(xù)航里程焦慮也會(huì)大大減少，HPC的目標(biāo)是將支持300 km里程的充電時(shí)間壓縮至10分鐘內(nèi)。

HPC散熱挑戰(zhàn)

汽車工程師協(xié)會(huì)SAE、CharIN E.V. 、CHAdeMO等多個(gè)全球協(xié)會(huì)、組織都在推進(jìn)全球新能源汽車的快速充電標(biāo)準(zhǔn)，大功率充電技術(shù)雖然前景可期，但是它面臨的挑戰(zhàn)也不少，尤其是在熱管理上的挑戰(zhàn)，大電流帶來(lái)的熱損耗和問(wèn)題非常多而且棘手。所有部件（從連接器到線纜）的電阻都會(huì)在大電流下發(fā)熱，針對(duì)電池在充電期間出現(xiàn)過(guò)熱的情況，需要在設(shè)計(jì)導(dǎo)電元件和確定尺寸時(shí)考慮這些熱損失，以免發(fā)生過(guò)載、過(guò)熱或充電電流受控降額等問(wèn)題。

HPC DC幾乎代表了電動(dòng)汽車中電氣系統(tǒng)最大的負(fù)載狀態(tài)，而且在充電時(shí)因?yàn)槠囂幱陟o止?fàn)顟B(tài)，沒(méi)有可以用于冷卻的對(duì)流，過(guò)熱問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步惡化。當(dāng)電流越大時(shí)，要想以相同的電壓水平傳輸功率而不會(huì)過(guò)熱，所需的電纜橫截面積就越大，這也會(huì)大大壓縮整車重量和可用空間。

HPC的散熱往往從多個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行，除了材料本身的散熱之外，還存在熱輻射以及通過(guò)冷卻空氣或冷卻劑流動(dòng)進(jìn)行散熱的方式。這些散熱方式各自有各自的效果，比如在充電接口處，充電連接器的主動(dòng)冷卻可以輸送走大量的熱量，所以市面上做HPC快充連接器的廠商很多都在布局液冷技術(shù)。

充電連接器廠商如何應(yīng)對(duì)HPC需求

隨著充電功率的上升，為了使現(xiàn)有的直流快充連接器能支持更高的功率水平而不過(guò)熱，連接器廠商紛紛在熱建模、仿真技術(shù)、材料、冷卻技術(shù)上開(kāi)始創(chuàng)新與突破。

液冷充電槍是目前很流行的降低熱損耗的辦法，國(guó)內(nèi)外很多連接器廠商都在布局這條路線，如四川永貴，國(guó)內(nèi)超級(jí)快充的頭部廠商走的就是液冷技術(shù)路線，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，客戶包括吉利、華為、理想等；日豐股份、中航光電等廠商也都推出或即將量產(chǎn)推出自己的液冷快充連接器。國(guó)外廠商以歐美廠商為主在大功率上走得更快，日系偏保守功率沒(méi)有拉到很高，比如HARTING作為寶馬和大眾集團(tuán)的1級(jí)供應(yīng)商目前正在整合液冷與DC快充技術(shù)進(jìn)一步提高功率，菲尼克斯的HPC充電槍具有高精度測(cè)溫功能的智能冷卻設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度變化等等。

充電連接器設(shè)計(jì)只是一方面，更高功率的HPC需要建立在熱建模、仿真技術(shù)、材料的創(chuàng)新與突破上。在原始模型開(kāi)發(fā)期間，使用模擬和測(cè)試之間的迭代改進(jìn)模型的代數(shù)部分，測(cè)試無(wú)數(shù)條可能存在的負(fù)載曲線才能盡可能揭示HPC系統(tǒng)中可以通過(guò)設(shè)計(jì)變更解決的潛在熱瓶頸，建立起更合適的熱系統(tǒng)模型。

小結(jié)

高功率和高續(xù)航能力一定是未來(lái)電動(dòng)汽車必配功能，這反過(guò)來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)大容量電池和短充電周期的需要，HPC還會(huì)向更高的功率進(jìn)行突破。只是新的熱建模、新的仿真技術(shù)、新的材料、新的冷卻技術(shù)、新的電源管理技術(shù)等都需要很長(zhǎng)時(shí)間去摸索。